х – негізгі бастапқы заттың өнімге түрлену дәрежесі;
G – реакция өнімнің мөлшері, кг;
τ – реактордың жұмыс уақыты, сағ;
– стехиометрия бойынша бастапқы зат көлемін өнім көлеміне есептеу коэффициенті.
Реактор жұмысының қарқындылығы мына формула бойынша анықталады.
Идеалды ығыстыру аппараттарында түрлену дәрежесі логарифмдық заң бойынша өседі. Бұл уақытта реакциялық кеңістікте бастапқы заттар концентрациясы азаяды, соңын нәтижесінде, кинетика заңдарына сәйкесте, реакция жылдамдығы төмендейді, демек, реактор өнімділігі де төмендейді және оның қарқындылығы реакция уақыт көбеюімен төмендейді (1 сурет).
Сөйтіп, тепе-теңдікке жақын түрлену дәрежесіне жетуге ұмтылу аппарат өнімділігін бірталай төмендетуге алып келеді.
Аппарат өнімділігі, басқа барлық көрсеткіштердің, оның ішінде түрлену дәрежесі де тұрақтылығында, материал қозғалысы жылдамдығы өсумен сызықты көбейеді, яғни
мұнда – қабаттағы немесе тордағы газдың немесе сұйықтың жылдамдығы.
Сондықтан реагенттер қозғалысының сызықты жылдамдығын, экономикалық түсініктермен анықталатын, белгілі шекке дейін ұтымды көбейтуге болады. Жеке жағдайларда газ жылдамдығы жоғарылағанда түрлену дәрежесі тұрақты болып қалуы мүмкін, мысалы, сыртқы диффузиялық аймақта өтетін процестер үшін. Кинетикалық аймақ үшін реактор өнімділігінің өсуі өскенде ағынның сызықты жылдамдығының жоғарылаумен экономикалық одан да жоғары дәрежеде шектеледі.
2) Үрдістің жоғарғы селективтілігі мен өнім шығымы реактордың тиім тәртібімен анықталады, яғни температурасымен, қысымымен және концентрациясымен.
3) Реагенттерді тасымалдау мен араластыруға аз энергетикалық шығындар жұмсау. Араластыруға қажетті электрэнергиясын шығындарды азайту үшін реагенттердің ағын жылдамдығын және араластырғыштардың айналдыру санын азаюмен төмендетуге болады. Бірақ бұл жағдайда реактордың қарқындылығы және түрлену дәрежесі төмен түседі. Сондықтан, әдетте газдар мен сұйықтардың араластыруға кететін энергетикалық шығындарын төмендету үшін реактордың гидравликалық кедергесін азаяды.
4) Арзан және құрылымы қарапайым болу. Бұл талап реактордың оңтайлы конструкциясымен және технологиялық тәртібі параметрлерінің аз ауытқымен қамтамасыз етіледі. Реактор жасауға арналған материалдар арзан конструкциялық материал пайдаланумен жетіледі, яғни қара металдар, силикатты бұйымдар, арзан пластмассалар, силикат өнеркәсібінің арзан бұйымдары, сұранымы аз пластмассаларды және т.б.материалдарды пайдалану.
5) Жылуды дұрыс пайдалану үшін реактордың ішіне жылуалмастырғыш элементтерді орнатады.
Бұл есептерді ескере алып инженер-технолог химиялық реакторлардың конструкциясын, түрін таңдайды.
Химиялық реакторларды жіктеу
Жеке химиялық үрдістерді жүзеге асыруға арналған реакторлардың едәуір айырмашылықтары мен арнаулығына қарамастан, барлық реакторлар үшін бірдей элементтерін бөліп көрсетуге болады, солардың негізінде реакторлардын жіктеуге болады. Бір қатар қасиеттері бойынша химиялық процестердің жіктеуі белгілі дәрежеде химиялық реакторларға да қатысты, өйткені осы қасиеттер аппарат құрылымы мен түріне белгілі әсер етеді. Реакцияның жылу эффекті реакциялық көлеммен жылуды шығару немесе кіргізу үшін әртүрлі жылу алмастырғыш құрылымдарды қажет етеді. Сондықтан үрдістерді экзо- және эндотермиялыққа болу сәйкес химиялық реакторлар таңдауды да талап етеді.
Осы себептерге байланысты реакторлар, химиялық процестер сияқты, үрдістің ең жоғары температурасы бойынша төмен- және жоғары температуралық болып, қолданған қысым бойынша – жоғары, көтеріңкі, нормалды және төмен (вакуумды қоса) қысымда жұмыс істейтін аппараттар болып бөлінеді. Реакторларды реагенттердің фазалық күйіне байланысты гомогенді және әртүрлі гетерогенді үрдістерді өткізу үшін аппараттарға жіктейді.
Химиялық реакторларды жіктеуде ең маңызды критерилері:
1) операцияның үздіксіздігі немесе мерзімділігі;
2) қозғалыс тәртібі және реагенттер араласуы;
3) аппараттың реакциялық көлеміндегі температуралық тәртіп (жылу режимі).
Жылу режимі бойынша химиялық реакторлар бөлінеді:
1) адиабаттық, 2) изотермиялық; 3) политроптық режимде жұмыс істейтін реакторларға.
Үздіксіз жұмыс істейтін химиялық реакторлар (1 сурет) олардағы компоненттердің қозғалу тәртібі бойынша бөлінеді:
1) идеалдық ығыстыру реакторы; 2) идеалдық араласу реакторы; 3) аралық типтегі реакторларға.
Идеалдық ығыстыру реакторларына ламинарлы гидродинамикалық тәртіп жүзуге асатын үздіксіз жұмыс істейтін реакторлар жатады. Оларда реагенттер ағыны реактордың ұзына бойы араластырусыз бір бағытты жүреді.
Идеалдық араласу реакторында турбулентті гидродинамикалық режим жүзуге асады. Онда реагенттер ағыны бір-бірімен және химиялық айналу өнімдерімен араласады.
Аралық типтегі реакторлар параметрлердің сипатының және үрдістің қозғаушы күштерінің өзгеруі бойынша аралық орын алады.
Достарыңызбен бөлісу: | 
